結(jié)構(gòu)大賽設(shè)計(jì)方案

1、動(dòng)力結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)與制作方案設(shè)計(jì)作品名稱 “騰飛 ”高層結(jié)構(gòu)模型 學(xué)生姓名 申京靈 、 郭聰 、 張聞聞 專業(yè)名稱 土木工程 、 土木工程 、 城市規(guī)劃 聯(lián)系電話 （申京靈） 浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽組委會二九年“騰飛”高層模型設(shè)計(jì)說明書 日期：2009年3月29日1、 設(shè)計(jì)摘要本結(jié)構(gòu)是為參加浙江大學(xué)第十屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽而設(shè)計(jì)的作品， 2、 模型方案說明模型嚴(yán)格按照競賽組委會的要求制作，說明如下：模型制作材料為PVC塑料裝訂封面（厚度0.2mm左右，規(guī)格為A3），模型構(gòu)件連接采用雙面膠和熱熔膠水， 模型高度為1000±5 mm，整體結(jié)構(gòu)形式為組合結(jié)構(gòu)。模型頂面保證可以承放底面

2、積為150mm×150mm的加載物A（重量為10N）， 模型固定在底板的范圍在250 mm×250 mm之類，符合要求。各構(gòu)件尺寸見圖三計(jì)算模型。模型方案正立面視圖如圖一所示，結(jié)構(gòu)四面均為梯形構(gòu)造，每面結(jié)構(gòu)如圖二所示。對結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何構(gòu)造分析如下：將大地看成一剛片，記為剛片 0剛片 1 由以下桿件構(gòu)成：(1) (2) 剛片 2 由以下桿件構(gòu)成：(3) (8) (9) (15) (16) 剛片 3 由以下桿件構(gòu)成：(5) (6) (11) (13) (18) 由二元體規(guī)則,將桿件(7) (21) 加入到剛片 2由二元體規(guī)則,將桿件(14) (23) 加入到剛片 2剛片

3、 2 由以下桿件構(gòu)成：(3) (8) (9) (15) (16) (7) (21) (22) (14) (23) (24) 剛片 4 由以下桿件構(gòu)成：(4) (19) (20) 剛片 0 1 可并為一大剛片，命為剛片 0剛片 2 3 可并為一大剛片，命為剛片 2剛片 2 4 可并為一大剛片，命為剛片 2剛片 0 2 可并為一大剛片，命為剛片 0結(jié)論:為有多余約束的幾何不變體系。 結(jié)構(gòu)多余約束數(shù):15 ,自由度數(shù):0。 圖一，正立面圖二，各面構(gòu)造圖3、 計(jì)算書1、 計(jì)算模型加載試驗(yàn)時(shí)，由參賽者在模型的頂面安置組委會統(tǒng)一提供的加載物A，然后再由參賽者選定加載砝碼W進(jìn)行動(dòng)力荷載試驗(yàn)。參賽隊(duì)在50NW

4、 100N（每級差為10N）范圍內(nèi)自行選擇2次加載重量。采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器（Structural Mechanics Solver，簡稱SM Solver）進(jìn)行分析。對加載條件進(jìn)行分析可知，加載方式為突加動(dòng)荷載，動(dòng)力系數(shù)，為了簡化計(jì)算，將動(dòng)荷載視為兩倍荷載幅值的靜荷載，即最小荷載由60N動(dòng)荷載簡化為120N靜荷載，最大加載簡化為200N，采用靜力學(xué)方法進(jìn)行簡化計(jì)算。計(jì)算模型如圖三。圖三，計(jì)算模型各桿件橫截面以及參數(shù)見圖四。圖四，截面及參數(shù)2、材料性質(zhì)密度：1380 kg/m3 楊氏彈性模量(E) 2900-3400 MPa 拉伸強(qiáng)度(t) 50-80 MPa伸長率 20%40%?？估瓌偠菶A=

5、69000N抗彎剛度EI=1.52N·m23、內(nèi)力與反力計(jì)算桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1)- 桿端 1 桿端 2 - - 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩- 1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 2 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 3 -405.074502 -0.00000007 0.00000000 -405.074502 -0.00000007 -0.00001748 4

6、30.6205774 -0.00000000 -0.00000000 30.6205774 -0.00000000 0.00000000 5 396.106948 -0.00000008 0.00001908 396.106948 -0.00000008 -0.00000000 6 336.014484 -0.00000015 -0.00001908 336.014484 -0.00000015 -0.00005331 7 -0.01277747 -0.00000000 0.00000000 -0.01277747 -0.00000000 -0.00000000 8 -267.564573 -

7、0.00000011 0.00004227 -267.564573 -0.00000011 0.00001748 9 -267.563880 0.00000013 -0.00004227 -267.563880 0.00000013 -0.00001574 10 3.91525368 0.00000000 -0.00000000 3.91525368 0.00000000 0.00000000 11 91.9737865 0.00000007 0.00001182 91.9737865 0.00000007 0.00002665 12 91.9737865 0.00000007 -0.0000

8、2665 91.9737865 0.00000007 -0.00001182 13 183.737888 -0.00000002 -0.00002363 183.737888 -0.00000002 -0.00002736 14 -0.00651171 0.00000000 -0.00000000 -0.00651171 0.00000000 0.00000000 15 -97.8220896 -0.00000001 0.00001798 -97.8220896 -0.00000001 0.00001574 16 -97.8217361 0.00000012 -0.00001798 -97.8

9、217361 0.00000012 -0.00000000 17 -100.135833 -0.00000000 -0.00000000 -100.135833 -0.00000000 0.00000000 18 -2.50368741 0.00000018 -0.00000000 -2.50368741 0.00000018 0.00002736 19 -65.9434616 0.00000000 -0.00000000 -65.9434616 0.00000000 0.00000000 20 70.2892449 -0.00000000 0.00000000 70.2892449 -0.0

10、0000000 -0.00000000 21 -99.5087419 -0.00000000 -0.00000000 -99.5087419 -0.00000000 0.00000000 22 107.742020 0.00000000 -0.00000000 107.742020 0.00000000 0.00000000 23 -125.678387 -0.00000000 0.00000000 -125.678387 -0.00000000 -0.00000000 24 134.355001 0.00000000 -0.00000000 134.355001 0.00000000 0.0

11、0000000-反力計(jì)算約束反力值 ( 乘子 = 1)- 結(jié)點(diǎn)約束反力 合力 支 座 - - 結(jié) 點(diǎn) 水平 豎直 力矩 大小 角度 力矩- 1 -21.5035271 -395.522835 -0.00000000 396.106948 266.888044 -0.00000000 2 -56.5061226 -3.95432956 -0.00000000 56.6443166 184.003063 -0.00000000 3 -21.9903502 404.477164 -0.00000000 405.074502 93.1119558 -0.00000000-軸力圖如下：圖五，軸力圖4、位

12、移計(jì)算桿端位移值 ( 乘子 = 1)- 桿端 1 桿端 2 - - 單元碼 u -水平位移 v -豎直位移 -轉(zhuǎn)角 u -水平位移 v -豎直位移 -轉(zhuǎn)角- 1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 2 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 3 0.00000000 0.00000000 -0.00736849 1.96548369 -0.72261351 -0.00877959 4 1.96548369 -

13、0.72261351 -0.00640205 1.90848859 0.70734931 -0.00640205 5 1.90848859 0.70734931 -0.00863705 0.00000000 0.00000000 -0.00709691 6 1.90848859 0.70734931 -0.00863705 4.46136156 1.21453623 -0.01412184 7 4.46136156 1.21453623 -0.01167500 4.46134044 -1.10131596 -0.01167500 8 4.46134044 -1.10131596 -0.0133

14、0723 1.96548369 -0.72261351 -0.00877959 9 4.46134044 -1.10131596 -0.01330723 7.58749683 -1.37882032 -0.01712952 10 7.58749683 -1.37882032 -0.01458220 7.58179883 1.16781553 -0.01458220 11 7.58179883 1.16781553 -0.01665794 4.46136156 1.21453623 -0.01412184 12 4.46136156 1.21453623 -0.01412184 7.581798

15、83 1.16781553 -0.01665794 13 7.58179883 1.16781553 -0.01665794 10.7592863 1.29972023 -0.01959625 14 10.7592863 1.29972023 -0.01680885 10.7592778 -1.34935483 -0.01680885 15 10.7592778 -1.34935483 -0.01907380 7.58749683 -1.37882032 -0.01712952 16 10.7592778 -1.34935483 -0.01907380 13.7158576 -1.311352

16、13 -0.01996246 17 13.7158576 -1.31135213 -0.01727450 13.8337675 1.12953456 -0.01727450 18 13.8337675 1.12953456 -0.02094839 10.7592863 1.29972023 -0.01959625 19 1.90848859 0.70734931 -0.00753925 0.00000000 0.00000000 -0.00753925 20 0.00000000 0.00000000 -0.00775538 1.96548369 -0.72261351 -0.00775538 21 1.96548369 -0.72261351 -0.01009141 4.46136156 1.21453623 -0.01009141 22 4.46136156